§ 29. Развитие взрослого организма

Определения и обозначения

Постэмбриональное развитие — период индивидуального развития организма от рождения или выхода из яйцевых оболочек до смерти. В него входят рост, созревание, старение и завершение жизнедеятельности. Это понятие помогает увидеть, что онтогенез — развитие отдельного организма — не заканчивается с появлением на свет.

Прямое развитие — развитие, при котором молодая особь в основном похожа на взрослую и не проходит личиночную стадию. Она растёт и постепенно приобретает способность к размножению, не переживая резкой перестройки строения. Понятие нужно, чтобы отличать постепенное взросление от развития с личинкой.

Непрямое развитие — развитие с личиночной стадией, в ходе которого организм существенно изменяется. Личинка может отличаться от взрослой особи строением, питанием и образом жизни. Это понятие позволяет описать жизненный цикл, в котором взрослая форма возникает после преобразования личинки.

Метаморфоз — глубокое преобразование строения и жизнедеятельности организма при переходе от личинки к взрослой особи. В ходе метаморфоза могут меняться органы, способы передвижения и питание. Термин помогает назвать сам переход, а не всю последовательность стадий развития.

Старение — закономерные возрастные изменения, постепенно снижающие возможности организма и повышающие вероятность смерти. Оно затрагивает работу организма в целом, хотя проявляется не обязательно одинаково во всех органах. Понятие важно, чтобы рассматривать старость как этап развития, а не только как болезнь.

Как это устроено

После рождения или выхода из яйца организм оказывается в условиях, где ему нужно добывать ресурсы и поддерживать жизнедеятельность. Поэтому клетки растут и делятся, органы меняются, а организм приобретает новые возможности. Позже наступает зрелость, когда он способен к размножению; затем постепенно проявляются возрастные изменения и завершается жизнь. Такая последовательность показывает, почему развитие продолжается после эмбрионального периода.

При прямом развитии детёныш или молодая особь уже имеет общий план строения, характерный для взрослого организма. По мере роста меняются размеры тела и соотношения его частей, а системы органов постепенно созревают. Отсутствие личиночной стадии означает, что нет отдельной формы, приспособленной к иному образу жизни, и резкого перехода между такими формами. Так развиваются, например, птицы и млекопитающие.

При непрямом развитии личинка сначала питается и растёт, используя особенности своей среды. Это необходимо, чтобы накопить ресурсы для дальнейшего развития и сформировать взрослую форму. Затем происходит метаморфоз: перестраиваются органы и функции, поэтому личинка становится организмом с признаками взрослой особи. У некоторых животных личинка и взрослая форма живут в разных местах или используют разную пищу, что помогает уменьшить конкуренцию между ними.

При полном превращении развитие идёт через яйцо, личинку, куколку и взрослую особь. В стадии куколки организм обычно не питается, а внутри происходят глубокие изменения, например у бабочки личиночные органы сменяются структурами взрослого насекомого. При неполном превращении последовательность короче: яйцо, нимфа и взрослая особь; куколки нет, а нимфа постепенно становится похожей на взрослую, линяя и увеличиваясь. Так развивается кузнечик: его молодые стадии напоминают взрослого, но ещё не имеют полностью сформированных крыльев и способности к размножению.

Рост и созревание происходят благодаря наследственной программе развития, но их ход зависит и от условий жизни. Недостаток питания, неблагоприятная температура или другие воздействия могут замедлять рост и влиять на состояние организма. Старение связано с постепенным снижением эффективности функций, но его проявления и скорость различаются у разных особей. На это влияют наследственность и среда, поэтому возрастные изменения нельзя объяснять только болезнями или только условиями жизни.

Сравнение прямого и непрямого развития

Сначала проверьте, есть ли в жизненном цикле личинка и насколько она отличается от взрослой особи. Затем выясните, происходит ли резкое преобразование: это помогает распознать непрямое развитие и метаморфоз. Примеры в таблице служат ориентирами, но тип развития определяют по признакам, а не только по названию группы животных.

Разбор задач

Задача 1. У цыплёнка после вылупления постепенно формируются признаки взрослой птицы. Нужно определить тип развития и обосновать ответ. Для этого важно выяснить, есть ли личиночная стадия и резкое преобразование организма.

1. Цыплёнок после вылупления похож на взрослую птицу по общему плану строения.
2. Он постепенно растёт и созревает, а отдельной личиночной стадии не проходит.
3. Резкого перехода, при котором организм перестраивается из одной формы в другую, нет.

Ответ: у цыплёнка прямое развитие, потому что молодая птица постепенно взрослеет без личиночной стадии и метаморфоза.

Задача 2. Сравните развитие бабочки и кузнечика: укажите стадии каждого организма и объясните, где происходит метаморфоз. Здесь нужно сопоставить не только число стадий, но и характер перехода к взрослой форме. Так можно различить полное и неполное превращение.

1. У бабочки последовательность стадий такая: яйцо, личинка-гусеница, куколка, взрослая бабочка.
2. Глубокая перестройка происходит при переходе от личинки к взрослой форме через куколку.
3. У кузнечика развитие идёт через яйцо, нимфу и взрослое насекомое; нимфа постепенно меняется и линяет, куколки нет.

Ответ: бабочка развивается с полным превращением, кузнечик — с неполным. Метаморфоз есть в обоих случаях, но при полном превращении перестройка связана со стадией куколки, а при неполном изменения происходят постепенно в ходе развития нимфы.

Задача 3. У двух видов насекомых личинки живут в иных условиях, чем взрослые особи. Объясните, как это может уменьшать конкуренцию, и назовите ограничения такого развития. Нужно связать различие стадий с использованием ресурсов и учитывать, что развитие зависит от окружающей среды. Само по себе разделение местообитаний не гарантирует выживания.

1. Если личинки и взрослые особи используют разную пищу или живут в разных местах, они меньше конкурируют за одни и те же ресурсы.
2. Это может повысить шансы на питание и выживание обеих стадий, а также позволить каждой использовать подходящие ей условия.
3. Однако личинка может быть уязвима к хищникам или изменениям среды, а её выживание может зависеть от наличия нужной пищи и места для развития.

Ответ: непрямое развитие способно уменьшить конкуренцию между личинками и взрослыми, разделяя их ресурсы. Его возможные ограничения — зависимость личинок от специальных условий и повышенный риск гибели на отдельных стадиях.

Типичные ошибки

Считать, что после рождения или выхода из яйца развитие заканчивается, — ошибка: постэмбриональный период включает дальнейший рост, созревание и старение. Её допускают, если воспринимают рождение как завершение формирования организма. Проверьте себя: спросите, меняются ли размеры, функции и способность к размножению после появления на свет.

Называть любое развитие без личинки прямым, не проверяя сходство молодой особи со взрослой и характер изменений, недостаточно. Так делают, когда ориентируются только на отсутствие отдельной стадии, не учитывая, как именно организм становится взрослым. Проверьте, похожа ли молодая особь на взрослую и нет ли глубокой перестройки её строения и функций.

Личинка — не просто молодая особь при прямом развитии: она может существенно отличаться от взрослого организма и иметь иной образ жизни. Путаница возникает из-за того, что обе формы ещё не размножаются. Чтобы проверить себя, сравните строение, питание и условия жизни личинки и взрослой особи, а также выясните, происходит ли метаморфоз.

Старение нельзя считать только болезнью или следствием плохой среды. Такое объяснение кажется убедительным, потому что болезни и условия жизни действительно могут влиять на состояние организма. Но старение — закономерный этап развития, ход которого зависит также от наследственности; проверьте себя, отделяя возрастные изменения от конкретной болезни и учитывая влияние нескольких факторов.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать понятие онтогенеза и различать эмбриональный и постэмбриональный периоды. Развитие взрослого организма связано с размножением и жизненными циклами: смена стадий влияет на то, как особь растёт и достигает зрелости. Наследственность задаёт особенности развития, а среда воздействует на их проявление и состояние организма.

Сведения о стадиях развития помогают изучать эволюцию и приспособления: различия личинок и взрослых форм связаны с образом жизни и использованием ресурсов. Возрастные изменения важны и для понимания особенностей человека на разных этапах жизни. Поэтому тема объединяет сведения о жизненном цикле, взаимодействии организма со средой и изменениях его функций.

Что запомнить

• Постэмбриональное развитие продолжается от рождения или выхода из яйца до смерти.
• При прямом развитии личиночная стадия отсутствует.
• При непрямом развитии организм проходит личиночную стадию.
• Метаморфоз — преобразование организма при переходе к взрослому состоянию.
• Рост, созревание и старение — изменения постэмбрионального периода.
• На развитие организма влияют наследственность и условия среды.